1.2 安培力的应用 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦安培力的应用，核心知识点包括直流电动机、电磁炮、磁电式电流表的组成与工作原理。课堂以“电动机怎样持续转动”设问导入，通过部件解析、原理阐释、能量转化分析，搭建从安培力到实际应用的知识支架，衔接前后学习内容。 其亮点在于融合情境探究与科学推理，以直流电动机换向器作用、电磁炮安培力计算等实例，培养物理观念（相互作用、能量转化）和科学思维（模型建构）。课堂小结系统梳理结构与原理，学生能提升应用分析能力，教师可依托清晰脉络与实例高效教学。

第一章 磁场对电流的作用 2 安培力的应用 High school physics 能用安培力解释一些物理现象，了解安培力在生产生活中的应用。 02 01 难点 了解直流电动机、电磁炮、磁电式电流表的工作原理。 重点 直流电动机 01 公司logo 公司logo 情境导入 电动机是安培力的重要应用，电动机使电能转化为机械能，关键部件由电源，电刷，换向器和线圈组成。那么电动机怎样持续转动呢？ 直流电动机由磁场(磁体)、转动线圈、滑环、电刷等组成，由直流电源供电，工作模型如图所示。 直流电动机的组成 当线圈通电后，由于受到安培力的作用，线圈在磁场中旋转起来，并且每转半圈，线圈内电流方向就变换一次，从而可以连续转动。 直流电动机的工作原理 电动机是利用安培力做功把电能转化为机械能。 电动机的能量转化 直流电动机滑环的作用是什么？ 答案　滑环分成两个相互绝缘的半圆环A与B，当电流由A流入时，则从B流出；当电流由B流入时，则从A流出。因此，滑环在其中起到了一个换向器的作用。 公司logo 公司logo 讨论交流 1.(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁体置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，该同学应将 A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B.左、右转轴上、下两侧的绝缘漆都刮掉 C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D.左转轴上、下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 √ √ 例题 为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，若将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉，这样当线圈在题图所示位置时，线圈的上、下边受水平方向的安培力而转动，由于惯性，转过一周后再次受到同样的安培力而使其转动，选项A正确； 若将左、右转轴上、下两侧的绝缘漆都刮掉，则当线圈在题图所示位置时，线圈的上、下边受水平方向的安培力而转动，转过半周后所受安培力为阻力，不能保证线圈持续转动，选项B错误； 若将左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，电路不能接通，选项C错误； 若将左转轴上、下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，这样当线圈在题图所示位置时，线圈的上、下边受水平方向的安培力而转动，转过半周后电路不导通，由于惯性，线圈回到竖直平面，此时线圈再次受到同样的安培力而使其转动，选项D正确。 电磁炮 02 也叫作轨道炮，是利用电磁系统中的安培力发射弹丸的一种先进的动能杀伤性武器。 电磁炮 公司logo 公司logo 核心知识 电磁炮的原理 导轨作为炮管 两条平行的金属导轨A和B充当传统火炮的炮管，弹丸放置在两导轨间，它与两导轨间接触良好且摩擦很小。 电流产生磁场 当两导轨接入电源时，强大的电流I从导轨A流入，经弹丸从导轨B流回，两导轨中的强电流在两导轨间产生强磁场。 弹丸加速发射 弹丸在安培力作用下以很大的加速度做加速运动，最终高速发射出去。 公司logo 公司logo 核心知识 弹丸体积小，重量轻，方便携带。 飞行时的空气阻力小，发射稳定性好，初速度大，射程远，射击精度高。 安全性高。 电磁炮的优点 公司logo 公司logo 核心知识 2. (2024·南充市高二期中)根据磁场对电流有安培力作用的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示：间距为L的平行金属导轨水平放置，整个空间有竖直方向的匀强磁场，导轨一端接电动势为E、内阻为r的电源，导电金属横杆安装上炮弹垂直放在导轨上，其总质量为m，电阻为R，导轨电阻不计，忽略一切摩擦。则下列说法正确的是 A.磁场方向为竖直向下 B.减小磁感应强度B的值，炮弹受到的安培力变大 C.闭合开关瞬间，炮弹加速度的大小为 D.若同时将电流方向和磁场方向反向，安培力方向也会反向 √ 例题 由题图知炮弹向右加速，需受向右的安培力，根据左手定则可知，磁场方向应竖直向上，故A错误； 根据安培力公式F安＝BIL，可知减小磁感应强度B的值，炮弹受到的安培力变小，故B错误； 闭合开关瞬间电流为I＝，则安培力为F＝BIL＝，炮弹加速度为a＝，故C正确； 若同时将电流方向和磁场方向反向，根据左手定则可知，安培力方向不变，故D错误。 3.(2024·眉山市仁寿县高二期末)电磁炮是一种理想的兵器，如图所示，利用此装置可将质量m＝2 kg的弹体(包括金属杆EF在内)加速到一个较大速度。若这种装置的轨道间距L＝2 m，长s＝100 m，通过金属杆EF的电流恒为I＝1 000 A，轨道间匀强磁场磁感应强度B的大小为20 T，轨道摩擦忽略不计，求： (1)弹体能加速到的最大速度； 答案　 (1) 2 000 m/s　 (2) 4×107 W (2)弹体加速过程安培力的平均功率。 (1)根据牛顿第二定律BIL＝ma，又v2＝2as，联立解得弹体能加速到的最大速度为v＝2 000 m/s (2)弹体加速过程安培力的平均功率为 ＝BIL＝4×107 W。 磁电式电流表 03 刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。 磁电式电流表的结构 磁场内同一圆周上的任何位置，磁感应强度的大小都相等，方向总是沿半径方向。 特点: 所有磁感线延长线都通过铁芯的中心 线圈平面与磁感线夹角为0 以铁芯为中心的同心圆上各点磁感应强度大小相等 该磁场不是匀强磁场 辐向磁场 磁电式电流表的工作原理 (1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。 (2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)，如果通过的电流超过允许值，则很容易烧坏电流表。 注意：如果要用它测量较大的电流，需根据电表改装方法扩大其量程。 磁电式电流表的优缺点 4.(多选)以下关于磁电式电流表的说法正确的是 A.线圈平面跟磁感线平行 B.通电线圈中的电流越大，指针偏转角度也越大 C.在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场 D.在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流有关，而与所处位 置无关 √ √ √ 例题 磁电式电流表内磁场是辐向磁场，不管线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈所在各处磁场的磁感应强度大小相等、方向不同，所以安培力大小与电流大小有关而与所处位置无关，电流越大，安培力越大，指针转过的角度越大，选项A、B、D正确。 5.(2024·绵阳市高二检测)如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则 A.该磁场的磁感应强度大小处处相等，方向不同 B.该线圈的磁通量为BL2 C.a导线受到的安培力方向向下 D.线圈转动时，游丝被扭动，阻碍线圈转动 √ 根据磁感线疏密代表磁感应强度强弱可知，并非处处大小相等，故A错误； 线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误； a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则，安培力向上，故C错误； 线圈转动时，游丝被扭动，阻碍线圈转动，故D正确。 安培力的应用 磁电式电流表 电动机的能量转化 电能转化为机械能 工作原理：通电导线受到安培力的作用 结构:刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成） 组成：磁体、转动线圈、滑环、电刷等 优缺点：灵敏度高，但允许通过的电流小 辐向磁场：同一圆周上的磁感应强度的大小都相等，方向总是沿半径方向 工作原理：线圈通电后受到安培力在磁场中旋转 直流电动机 电磁炮 优点：重量轻，阻力小，射程远，射击精度高，安全性能好 介绍：利用电磁系统中的安培力发射弹丸的一种先进的动能杀伤性武器 原理：通电导线受到安培力的作用 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $